泡沫铝子弹撞击下多孔金属夹芯板的塑性动力响应研究三

多孔金属夹芯结构

多孔金属夹芯板是由两层较薄的面层板和中间较厚的轻质多孔芯层构成。选用不同的面层板和芯层材料可以组成不同的夹芯板结构，面板可以是铝板、钢板、木板、纤维混凝土塑料板或混凝土板等。金属面板具有强度高、硬度大、导热、导电、易切削加工、防止风化、防火、防腐蚀、可回收等特点。芯层材料可以是泡沫金属、泡沫塑料、硬质泡沫材料、蜂窝材料以及格栅材料等。多孔金属夹芯结构在国防、交通、轨道、车辆、汽车、建筑、机械等多种行业具有广泛的用途。

泡沫芯体夹芯板的结构特点

泡沫芯体夹芯板结构，因其面板较薄，主要为泡沫芯体。因此具有如下特点：

(1)密度小，重量轻；

(2)良好的抗冲击性能，优越的吸能减震特性；

(3)隔热、隔音、降噪性能优良；

(4)设计灵活，制造工艺简单，材料产品成本低，经济社会效益高；

(5)若面板为金属板，则可以防火、电磁屏蔽、导电、导热、便于加工，易于回收等优点；

(6)若面板、泡沫芯体都为金属，则易于焊接，可制造复杂构件。泡沫芯体夹芯板虽然有许多优点，但也有不足之处：如抗弯曲、抗拉伸、抗剪切性能差，不适用于承载构件。

多孔金属夹芯板的主要性能

多孔金属夹芯板具有较强的能量吸收能力，主要原因是结合了较厚的芯层材料，因此有必要首先了解芯层材料的相关性能。

多孔材料的性能

几乎任何物质都能制备出多孔材料：金属、塑料、陶瓷、玻璃以及复合材料等。多孔材料的性能主要有热性能、电性能以及力学性能。这里主要介绍金属制备的多孔材料的性能。

多孔金属材料的导热性主要由其实体部分的导热所决定，而气体(液体)的作用、穿越气孔的热辐射、孔内的对流所起的作用却很小。导电性和导热性的表现相同。多孔金属的导电、导热能力等于其实体的导电、导热性能，实体的相对密度ρ*/ρs，以及热流的几何通道所决定的有效系数三者的乘积。如果相对密度的改变是由于孔壁或孔棱厚度的比例变化或是由孔壁和孔连接处不变时孔径的增加而引起的，那么该有效系数应是-个常数。

与导热性能和导电性能相比，多孔金属材料的力学性能对于承载结构显得尤为重要。多孔金属材料可分为弹性、弹塑性及脆性三种。压缩性能中，这三种类型的材料具有相似的应力-应变曲线，在低应力下表现为线弹性，接着是一个长长的坍塌平台，然后为应力陡然升高的密实化阶段。尽管具有相似的力学行为，但起因和机制不同。在开始加载时，孔壁在一定弹性变形后，出现坍塌，接着或高或低的应力平台。其中，对于弹性体材料，坍塌是由孔壁的弹性屈曲所造成的，可恢复；对于具有塑性屈服点的材料，坍塌由弯曲边的最大力矩截面处形成塑性铰所造成；而对于脆性材料，坍塌则是由脆性断裂所造成；显然，后两者是不可恢复的。拉伸的初始变形过程与压缩过程十分相似，但是在进一步的变形中，其应力-应变曲线与压缩就不同了。